近年来，光学成像技术的应用使得在分子水平上提供定位、定性和定量的细菌信息成为可能。其中，荧光成像作为应用最广泛的光学成像方法，需要实时的光激发，但可能会受到生物组织的背景自身荧光干扰，导致信噪比相对较差。相比之下，由于无需外部光照射，生物发光成像（bioluminescence imaging, BLI）具有更低的背景、更高的灵敏度等优点。目前，用于细菌检测的生物发光成像系统基本可以分为两类：1）内源性BLI系统，涉及细菌基因工程表达荧光素酶；2）外源性BLI系统，在细菌裂解产生的ATP存在下，外源性荧光素酶催化外源性荧光素或笼状荧光素底物氧化产生自发光。尽管生物发光成像（BLI）取得了很大的进步，但它在细菌成像方面仍存在固有不足，主要表现在两方面，一是内源性BLI系统需要对细菌进行基因改造；二是外源性BLI系统需要破坏细菌细胞以消耗细胞内ATP，因此无法对活细菌进行成像。
针对此挑战，近日18新利体育 功能纳米与软物质研究院、苏州市纳米技术与生物医药重点实验室何耀教授、王后禹研究员团队与复旦大学附属眼耳鼻科医院干眼中心主任洪佳旭教授合作，在之前细菌感染成像与治疗工作（Adv. Mater. 2023, https://doi.org/10.1002/adma.20230047；Nat. Commun. 2022, 13, 5127; Nat. Commun. 2022, 13, 1255;Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202208422; Nat. Commun. 2019, 10, 4057）基础之上，进一步利用细菌特异性ATP结合盒（ABC）糖转运蛋白，开发了高效的体内生物发光成像系统——特洛伊-生物发光成像（Trojan-BLI）系统。该成像系统能够对患有细菌性眼内炎病人的玻璃体进行体外生物发光成像，从而检测出包含十种病原体的情况。同时，该成像平台还可以用于区分化学发光技术无法区分的小鼠细菌性和非细菌性肾炎和结肠炎，以及可以对深层组织中的病原体进行光热治疗，证明了该平台在活体成像的可行性。相关成果在期刊《Nature Communications》上发表（Nat. Commun. 2023, 14, 2331）。硕士研究生张倩、徐亚楠和助理研究员宋斌为该文章的共同第一作者。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37827-9
文章题目：In vivo bioluminescence imaging of natural bacteria within deep tissues via ATP-binding cassette sugar transporter
作者信息：Qian Zhang#, Bin Song#, Yanan Xu#, Yunmin Yang, Jian Ji, Wenjun Cao, Jianping Lu, Jiali Ding, Haiting Cao, Binbin Chu, Jiaxu Hong*, Houyu Wang* & Yao He*
责任编辑：郭佳